一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法

本发明属于生物复合材料领域，具体涉及一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法。

背景技术：

1、细胞静电纺丝技术是一种强大的用来设计新型生物复合材料的手段，可以向固载细胞提供机械和化学稳定性、细胞的分散、生物适应性的基质以及低的物质传输限制，最早是由jayasinghe等人在2006年提出的。近年来，对于细胞静电纺丝的研究逐渐增多，各类型细胞(脂肪干细胞、成骨细胞、心肌细、神经母细胞瘤、大鼠嗜铬细胞瘤分化株)、各种材料(聚乙烯醇、海藻酸盐、基质凝胶、聚己内酯、聚乳酸乙醇酸)和各种静电纺丝方式(同轴静电纺丝、单轴静电纺丝、水溶液静电纺丝法等)被用于细胞静电纺丝研究。

2、对于细胞静电纺丝制得的纤维膜来说，最重要的参数是细胞在纤维中的分布密度、活性、存活时间及纤维对细胞的几何约束的程度等。细胞的存活率是细胞静电纺丝过程中首要的问题。首先，细胞在静电纺丝过程中收到机械推进力和电场力作用，其细胞结构可能受到破坏；其次，在纺丝过程中出现的快速脱水也对细胞活性具有较大影响；最后，细胞与有机溶剂接触可能导致细胞毒性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，以改善。

2、根据本发明的一个方面，本发明提供了一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，主要包括如下制备步骤：

3、(1)将疏水性高分子材料溶于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中，超声振荡使其充分均匀溶解，形成浓度为10～20wt.％的纺丝溶液，作为壳层纺丝溶液；

4、(2)将细胞分散于0.1～5wt.％水溶性高分子化合物基础培养基中，得到细胞密度为1×104至1×106g/ml的纺丝液，作为核层纺丝溶液；

5、(3)对步骤(1)所得的壳层纺丝溶液和步骤(2)所得的核层纺丝溶液采用同轴静电纺丝装置进行纺丝，得到纤维膜后，即得到一种载细胞纤维。

6、在一些实施方式中，步骤(1)中疏水性高分子材料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物(plga)、聚乳酸(pla)、聚ε-己内酯(pcl)中的一种或任意两种组成的混合物。

7、在一些实施方式中，步骤(1)还包括：在壳层纺丝液中添加壳层纺丝液1～10wt.％的水溶性高分子化合物，水溶性高分子化合物包括聚乙二醇(peg)、聚环氧乙烷(peo)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)中的一种。

8、在一些实施方式中，步骤(2)中的细胞为hela细胞；

9、在一些实施方式中，步骤(2)中的水溶性高分子化合物包括聚乙二醇(peg)、聚环氧乙烷(peo)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)中的一种。

10、在一些实施方式中，步骤(2)中的基础培养基为dmem、rpmi 1640、mem中的一种。

11、在一些实施方式中，步骤(3)的同轴静电纺丝装置，包括注射泵、注射器a、注射器b、纺丝喷头、接地的接收板及高压静电发生器；其中注射器a和注射器b由不同注射泵分别控制，以便调节纺丝液流速；纺丝喷头为同轴喷头。

12、注射器a的注射针头与纺丝喷头在水平方向正中的位置上设有的入口相连，并保持水平方向穿过纺丝喷头的内部，且与设置在纺丝喷头另外一侧出口处的同轴喷头的内喷针保持水平等内径相连。

13、注射器b与纺丝喷头设有的另一入口即ptfe软管连接；

14、纺丝喷头出口处的同轴喷头的外喷针的内径为内喷针的外径的2倍；

15、接地的接收板安放在纺丝喷头的出口处的前方10-20cm距离处；

16、高压静电发生器可提供-10至30kv的电压，并作用于注射器a的注射针头并靠近纺丝喷头的位置；

17、注射泵的流速为0.1～4.0ml/h。

18、根据本发明的另一个方面，本发明提供了上述同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法得到的载细胞纤维(也即纤维膜)。

19、本发明的一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，制备过程是将预先配制好的壳层纺丝溶液和核层纺丝溶液通过同轴静电纺丝装置进行纺丝，制备过程简单，易于操作。该方法由于选取疏水性材料作为壳层，并添加少量亲水性化合物，因此，所制备的纤维膜实现高密度细胞在纳米纤维膜结构中分布良好，且均匀分布。而且被包覆的细胞存活良好，在纤维膜内具有较好的活性，纤维膜具有一定的降解性能和良好的细胞相容性。

技术特征：

1.一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中所述疏水性高分子材料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚ε-己内酯中的一种或任意两种组成的混合物。

3.根据权利要求1所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，步骤(1)还包括：在壳层纺丝液中添加壳层纺丝液1～10wt.％的水溶性高分子化合物。

4.根据权利要求3所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，所述水溶性高分子化合物包括聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中所述细胞为hela细胞。

6.根据权利要求5所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中所述基础培养基为dmem、rpmi 1640、mem中的一种。

7.根据权利要求5所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，步骤(3)的同轴静电纺丝装置，包括注射泵、注射器a、注射器b、纺丝喷头、接地的接收板及高压静电发生器；所述注射器a和注射器b由不同注射泵分别控制，注射器a的注射针头与纺丝喷头在水平方向正中的位置上设有的入口相连，并保持水平方向穿过纺丝喷头的内部，且与设置在纺丝喷头另外一侧出口处的同轴喷头的内喷针保持水平等内径相连；注射器b与纺丝喷头设有的另一入口即ptfe软管连接；接地的接收板安放在纺丝喷头的出口处的前方10-20cm距离处；高压静电发生器作用于注射器a的注射针头并靠近纺丝喷头的位置。

8.根据权利要求7所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，纺丝喷头为同轴喷头，所述同轴喷头的外喷针的内径为内喷针的外径的2倍。

9.根据权利要求7所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，其特征在于，所述注射泵的流速为0.1～4.0ml/h。

10.权利要求1-9任一项所述的同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法制备得到的载细胞纤维。

技术总结本发明属于生物复合材料领域，具体涉及一种同轴静电纺丝制备载细胞纤维的方法，主要包括如下制备步骤：(1)将疏水性高分子材料溶于DMF中，超声振荡使其充分均匀溶解，形成浓度为10～20wt.％的纺丝溶液，作为壳层纺丝溶液；(2)将细胞分散于0.1～5wt.％水溶性高分子化合物基础培养基中，作为核层纺丝溶液；(3)对壳层纺丝溶液和核层纺丝溶液采用同轴静电纺丝装置进行纺丝，即得。该方法由于选取疏水性材料作为壳层，并添加少量亲水性化合物，因此，所制备的纤维膜实现高密度细胞在纳米纤维膜结构中分布良好，且均匀分布。而且被包覆的细胞存活良好，在纤维膜内具有较好的活性，纤维膜具有一定的降解性能和良好的细胞相容性。技术研发人员：郭振招受保护的技术使用者：广州医科大学附属口腔医院（广州医科大学羊城医院）技术研发日：技术公布日：2024/5/29